[发明专利]一种柱状弹性元件刚度特性自动检测设备

说明书

一种柱状弹性元件刚度特性自动检测设备,本发明涉及一种柱状弹性元件刚度自动检测装置，具体涉及一种端面密封静环组件轴向刚度自动检测装置的结构。它解决了人手动按压难以保证压力的稳定均匀加载和无法对氦密封组件的轴向刚度特性检测出量化数值的问题。它包括伺服电机、滚珠丝杠机构、执行机构、力传感器、光学测距传感器、定位装夹机构和系统支撑机构，滚珠丝杠机构的丝杠上端与伺服电机的输出轴相连接，执行机构的上端固定在滚珠丝杠机构的滑台侧面上，执行机构的杆状体中部设置为力传感器，执行机构的下端下方为定位装夹机构，光学测距传感器设置在定位装夹机构腔体内的底部且朝向上方以检测执行机构下端面的位移。

技术领域

本发明涉及一种柱状弹性元件刚度自动检测装置，具体涉及一种端面密封静环组件轴向刚度自动检测装置的结构。

背景技术

氦气端面密封是火箭发动机涡轮泵中的重要组件。它由动环部件和静环组件组成，多采用耐压、耐温、耐腐蚀以及变形量大、力学线性好的金属膜盒型密封。如图1和图2所示，金属膜盒21位于静环外壳22内作为轴向位移补偿元件，通过弹性力使静环与动环能够在任意时刻紧密贴合，以此实现对不同燃料介质的有效隔离和防止泄露。在实际使用中，为减小膜盒振动，增大阻尼，通常在膜盒外圆装配箔片型阻尼带，提供阻尼力。但这同时也给氦密封组件的轴向刚度特性带来了影响，由于生产及装配精度的误差，会导致氦气端面密封组件出现阻尼力异常，甚至出现回弹卡涩现象，导致发动机试车过程中出现局部温升过快、密封泄漏量不稳，给航天发射带来极大的隐患。因此有必要对氦气端面密封组件的轴向灵活性进行检测，剔除不合格产品，以保证发动机的正常运行。

然而，目前对于氦气端面密封静环组件轴向刚度特性的检测，主要靠工作人员对金属膜盒部分进行徒手按压并释放，通过感受阻尼力的大小以及观察是否出现卡涩现象来判断该组件是否合格。此种方法存在以下弊端：

1.由于人手动按压难以保证压力的稳定均匀加载，相当于对密封组件的原有力学特性引入人为误差因素，很容易出现误判。

2.人工检测时无法对氦密封组件的轴向刚度特性检测作出量化，因此检测时会出现因人而异的情况，这些都给后续的使用带来隐患。

由于目前人工检测氦气端面密封轴向刚度特性存在以上两类问题，因此，亟需研制一套基于氦气端面密封组件轴向刚度特性检测与分析系统，改善目前人工检测的落后现状。

发明内容

本发明提供一种柱状弹性元件刚度特性自动检测设备，以解决人手动按压难以保证压力的稳定均匀加载和人工检测时无法对氦密封组件的轴向刚度特性检测给出量化数值的问题。

本发明包括伺服电机1、滚珠丝杠机构2、执行机构3、力传感器4、光学测距传感器19、定位装夹机构5和系统支撑机构，伺服电机1、滚珠丝杠机构2、执行机构3依次由上到下设置，滚珠丝杠机构2铅垂方向固定在系统支撑机构的侧面上，滚珠丝杠机构2 的丝杠上端与伺服电机1的输出轴相连接，伺服电机1设置在系统支撑机构的顶端上，执行机构3的上端固定在滚珠丝杠机构2的滑台侧面上，执行机构3的杆状体中部设置为力传感器4，执行机构3的下端下方为定位装夹机构5，定位装夹机构5为空心的筒状体，光学测距传感器19设置在定位装夹机构5腔体内的底部且朝向上方以检测执行机构3下端面的位移。

工作原理：滚珠丝杠机构由联轴器、导轨和滑台及固定平台组成，将伺服电机1的回转运动转换为往复直线运动，以推动执行机构对被测工件进行压缩与释放。被测工件设置在定位装夹机构5的上端面上。本发明实现的功能是测量两个参数：被测工件的变形大小和弹性力。而变形大小通过测量执行机构3与被测工件接触后，执行机构3向下压缩被测工件时执行机构3向下的位移来产生。力和位移通过布局好的力传感器4和光学测距传感器19进行测量和反馈，其中力传感器4直接安装在执行机构3的推杆与压盘之间，测量由压盘加压后的反作用推力，光学测距传感器19则置于定位装夹机构5内，从中空的被测工件和定位装夹机构5内部对压盘头的压缩位移进行准确测量。